Egy elektromos áramkörben az áram a feszültségforrástól a terhelésig, azaz a lámpákig, készülékekig áramlik a vezetéken keresztül. A legtöbb esetben rézhuzalt használnak vezetőként. Egy áramkör több különböző ellenállású elemet tartalmazhat. Egy eszközáramkörben a vezetők párhuzamosan vagy sorosan lehetnek összekötve, és lehetnek vegyes típusok is.
Elem áramkör ellenállással rendelkező elemet ellenállásnak nevezzük, ennek az elemnek a feszültsége az ellenállás végei közötti potenciálkülönbség. A vezetők párhuzamos és soros elektromos kapcsolására ugyanaz a működési elv jellemző, amely szerint az áram pluszból mínuszba folyik, és a potenciál ennek megfelelően csökken. A kapcsolási rajzokon a vezetékezési ellenállás 0-nak van véve, mert elhanyagolható.
A párhuzamos kapcsolás azt jelenti, hogy az áramköri elemek párhuzamosan vannak a forráshoz csatlakoztatva és egyszerre vannak bekapcsolva. A soros kapcsolás azt jelenti, hogy az ellenállásvezetők szorosan egymás után vannak összekötve.
A számítás az idealizációs módszert alkalmazza, ami sokkal könnyebben érthetővé teszi. Valójában az elektromos áramkörökben a potenciál fokozatosan csökken, ahogy a vezetékeken és a párhuzamosan vagy sorosan kapcsolt elemeken keresztül halad.
Tartalom
Vezetők soros csatlakoztatása
A soros kapcsolás azt jelenti, hogy a vezetők meghatározott sorrendben vannak egymás után csatlakoztatva. Mindegyiknek ugyanaz az áramerőssége. Ezek az elemek teljes feszültséget teremtenek a területen. A töltések nem halmozódnak fel az elektromos áramkör csomópontjainál, mivel ellenkező esetben feszültség- és áramváltozás lenne megfigyelhető. Állandó feszültség mellett az áramot az áramkör ellenállásának értéke határozza meg, így egy soros áramkörben az ellenállás változik, ha az egyik terhelés változik.
Ennek az áramkörnek az a hátránya, hogy ha az egyik elem meghibásodik, a többi is elveszíti a működőképességét, mert az áramkör megszakad. Ilyen például egy füzér, amely nem működik, ha az egyik izzó meghibásodik. Ez a legfontosabb különbség a párhuzamos kapcsoláshoz képest, amelyben az elemek külön-külön is működhetnek.
A soros áramkör feltételezi, hogy mivel a vezetők egy szintben vannak összekötve, ellenállásuk a hálózat bármely pontján egyenlő. A teljes ellenállás egyenlő az egyes hálózati elemek csökkenő feszültségeinek összegével.
Ennél a csatlakozástípusnál az egyik vezető eleje egy másik vezető végéhez csatlakozik. A kapcsolat legfontosabb jellemzője, hogy minden vezető ugyanazon a vezetéken van, elágazások nélkül, és mindegyikükön egy-egy elektromos áram folyik keresztül. A teljes feszültség azonban egyenlő az egyes feszültségek összegével. Lehetőség van arra is, hogy az összeköttetést más szempontból is megvizsgáljuk - az összes vezetőt egy egyenértékű ellenállással helyettesítjük, és az ezen az ellenálláson átfolyó áram megegyezik az összes ellenálláson átfolyó teljes árammal. Az egyenértékű teljes feszültség az egyes ellenállásokon mért feszültségek összege. Így jelentkezik az ellenálláson keresztüli potenciálkülönbség.
A soros kapcsolás használata akkor hasznos, ha egy bizonyos eszközt kifejezetten be- és kikapcsolni kell. Például egy elektromos csengő csak akkor tud megszólalni, ha van kapcsolat egy feszültségforrással és egy gombbal. Az első szabály kimondja, hogy ha az áramkör legalább egy elemén nincs áram, akkor a többin sem lesz áram. Ennek megfelelően, ha az egyik vezetőben áram van, akkor a többiben is van áram. Egy másik példa lehet egy elemmel működő zseblámpa, amely csak akkor világít, ha van benne elem, működő izzó és megnyomott gomb.
Bizonyos esetekben a soros áramkör nem praktikus. Egy olyan lakásban, ahol a világítási rendszer sok lámpából, sconce-ból, csillárból áll, nem szabad ilyen típusú áramkört szervezni, mivel nincs szükség arra, hogy az összes helyiségben egyszerre kapcsolja be és ki a lámpákat. Jobb, ha párhuzamos csatlakozást használ, hogy a világítás az egyes helyiségekben bekapcsolható legyen.
Vezetők párhuzamos csatlakoztatása
Párhuzamos áramkörben a vezetők a következők gyűjteménye ellenállásokamelynek egyik vége az egyik csomópontban, a másik vége pedig egy második csomópontban van összeszerelve. Feltételezzük, hogy a feszültség a párhuzamos kapcsolási típusban az áramkör minden szakaszán azonos. Az elektromos áramkör párhuzamos szakaszait ágaknak nevezzük, és két csatlakozási csomópont között futnak, ugyanazt a feszültséget vezetik. Az ilyen feszültség megegyezik az egyes vezetőkön lévő értékkel. Az ágak ellenállásával fordított értékek összege a párhuzamos áramkör egyes áramköri szakaszainak ellenállásával is fordított.
Párhuzamos és soros kapcsolások esetén az egyes vezetők ellenállásának számítási rendszere eltérő. Párhuzamos áramkör esetén az áram az ágak mentén folyik, ami növeli az áramkör vezetőképességét és csökkenti a teljes ellenállást. Ha több hasonló értékű ellenállást párhuzamosan kapcsolunk össze, akkor az ilyen áramkör teljes ellenállása az áramkörben lévő ellenállások számának többszörösével lesz kisebb, mint egy ellenállásé.
Minden elágazásban egy-egy ellenállás van, és az elektromos áram az elágazási ponthoz érve minden egyes ellenálláson megoszlik és szétválik, végső értéke pedig megegyezik az összes ellenálláson folyó áram összegével. Az összes ellenállást egyetlen egyenértékű ellenállással helyettesítjük. Ohm törvényét alkalmazva az ellenállás értéke egyértelművé válik - a párhuzamos áramkörben az ellenállások fordított értékei összeadódnak.
Ebben az áramkörben az áram értéke fordítottan arányos az ellenállás értékével. Az ellenállások áramai nem korrelálnak, így ha az egyik ellenállás kikapcsol, a többit ez semmilyen módon nem befolyásolja. Ezért ezt az áramkört számos eszközben használják.
Amikor a párhuzamos áramkör otthoni alkalmazását vizsgáljuk, érdemes megemlíteni a lakás világítási rendszerét. Az összes lámpát és csillárt párhuzamosan kell csatlakoztatni, ebben az esetben az egyik lámpa be- és kikapcsolása nincs hatással a többi lámpa működésére. Így, a következők hozzáadásával egy kapcsoló minden egyes izzó egy elágazó áramkörbe, akkor az adott lámpát szükség szerint be- és kikapcsolhatja. Az összes többi lámpa önállóan működik.
Minden készüléket párhuzamosan csatlakoztatnak a 220 V-os hálózathoz, majd a kapcsolótáblához csatlakoztatják. Más szóval, minden készülék más készülékek csatlakozásától függetlenül csatlakozik.
A vezetők soros és párhuzamos kapcsolásának törvényei
A két kapcsolási típus részletes gyakorlati megértéséhez itt találja a kapcsolási típusok törvényszerűségeit magyarázó képleteket. A teljesítményszámítás párhuzamos és soros kapcsolás esetén eltérő.
Soros kapcsolásban minden vezetőben ugyanaz az áram folyik:
I = I1 = I2.
Ohm törvénye szerint a vezetők ilyen típusú összekapcsolása különböző esetekben másképp magyarázható. Soros áramkör esetén tehát a feszültségek egyenlőek egymással:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Ezenkívül a teljes feszültség egyenlő az egyes vezetékek feszültségeinek összegével:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Egy elektromos áramkör teljes ellenállását az összes vezető aktív ellenállásának összegeként számítják ki, függetlenül azok számától.
Párhuzamos áramkör esetén a teljes áramköri feszültség megegyezik az egyes elemek feszültségével:
U1 = U2 = U.
Az elektromos áram kumulatív erősségét pedig a párhuzamosan elhelyezett összes vezetőn rendelkezésre álló áramok összegeként számítják ki:
I = I1 + I2.
Az elektromos hálózatok hatékonyságának maximalizálása érdekében meg kell érteni mindkét kapcsolási típus természetét, és ésszerűen kell alkalmazni őket, a törvények alkalmazásával és a gyakorlati megvalósítás ésszerűségének kiszámításával.
Vezetők vegyes csatlakoztatása
A soros és párhuzamos ellenálláskapcsolás szükség esetén egy elektromos áramkörben kombinálható. Például lehetséges párhuzamos ellenállások sorba kapcsolása egy másik ellenállással vagy ellenálláscsoporttal, ezt a típust kombináltnak vagy kevertnek tekintik.
A teljes ellenállást ezután a rendszerben a párhuzamos kapcsolásra vonatkozó értékek és a soros kapcsolásra vonatkozó értékek összegével számoljuk ki. Először a soros áramkörben lévő ellenállások egyenértékű ellenállásait kell kiszámítani, majd a párhuzamos áramkör elemeit. A soros összeköttetés elsőbbséget élvez, és az ilyen kombinált típusú áramköröket gyakran használják a készülékekben és készülékekben.
Tehát az elektromos áramkörökben lévő vezetők csatlakozási típusait vizsgálva és működésük törvényei alapján teljes mértékben megérthetjük a legtöbb háztartási készülék áramköreinek szervezését. Párhuzamos és soros kapcsolás esetén az ellenállás és az áramerősség kiszámítása eltérő. A számítási elvek és képletek ismeretében az egyes áramköri szervezési típusokat hozzáértően használhatja az elemek optimális módon és maximális hatékonysággal történő összekapcsolásához.
Kapcsolódó cikkek:
